Тяпкін К.Ф. Фізика Землі

Подождите немного. Документ загружается.

чи їсть зміни швидкостей цих коливань, що носить явно плане-

і.фііий характер.

Незважаючи на теоретичну різночасовість розряджання на-

пруг у різних частинах квадранта, що розглядається, у масштабі

силогічної шкали часу її можна вважати практично одночасовою.

їси акт надалі називатимемо тектонічним активуванням Землі,

(.і н

іонічним активуванням наступає період відносного спокою.

Мін відрізняється переважним розвитком денудаційно-седимента-

іііііпих процесів, що призводять до пенепленізації активованих

їїлянок земної поверхні і формування поверхневих структур. Од-

ночасно підбувається нагромадження напруг у тектоносфері за

рахунок переміщення осі обертання Землі, що триває, аж до до-

сягнення ними межі пружності, що знову призводить

ДО

тектоніч-

ного активування. Внаслідок нового активування у розглянутій

шпце зоні розтягу на систему розломів тектоносфери, що виник-

іа раніше, накладається нова, подібна до першої, але розвернена

підносно неї під деяким кутом і зміщена по поверхні Землі на ве-

личину критичного кута а

. Кут розвертання систем дорівнюва-

тиме різниці азимутів компонент поступального руху полюса за

шдіюнідні періоди нагромадження напруг (рис. 64, а).

Теоретичне значення кута розвертання систем нам не відоме,

однак аналіз фактичних даних по Українському, Балтійському та

Длданському щитах [203 та ін.] свідчить про те, що в докембрії

він змінювався від 10 до 18°. З цих самих даних випливає, що

шачення критичного кута оц. — кутове зміщення ділянок тектоні-

чного активування по поверхні Землі — також характеризується

неличиною порядку 15°.

Наведемо один практичний приклад, що ілюструє описану

ниіце схему послідовного утворення систем розломів тектоносфе-

ри На рис. 64, б зображено системи розломів, відновлені

0 Н. Долицьким, В.М. Луговенко, В.П. Портновою [64] шляхом

інтерпретації лінійних магнітних аномалій на території колиш-

нього СРСР. Кожній з них автори приписують певний вік, уста-

новлюваний ними за збігом з відповідним структурним планом

тектонічних епох фанерозою. Не торкаючись проблем вірогіднос-

ії визначення віку систем, зазначимо ряд важливих для нас особ-

ливостей: 1) виявлено сім систем розломів; 2) кожна система, що

характеризується певним орієнтуванням розломів, має свій вік;

Ч) ділянки виявлення різних систем розломів різні, але перекри-

клються між собою. Цей приклад досить переконливо ілюструє

схему, зображену на рис. 64, а. Важливо зазначити, що результа-

и, наведені на рис. 64, б, отримані незалежно і з іншою метою.

179

ІЛ'

(пост)

' (цикл)

(ЖЬ Е).->0< И-«Ш »Е1«Е1.'

Інтервали між епохами тектонічних активувань досить вірогідно

відомі лише для фанерозою. Наприклад, періоди між альпійським

і герцинським, герцинським і каледонським орогенічними активу-

ваннями відповідають галактичному року. Г.М. Стовас (1973 р.),

В.П. Апарин і В.С. Введенков (1976 р.) встановили характерну

закономірність: переліченим вище епохам тектонічних

активувань, за даними палеомагнітних визначень на Східно-

європейській і Сибірській платформах, відповідають максимальні

швидкості переміщення полюсів по поверхні Землі. Ця зако-

номірність легко пояснюється додаванням векторів швидкості

переміщення полюсів: поступального руху і циклічного руху

першого порядку, що відповідає періоду обертання Сонячної

системи навколо центра Галактики.

Вона дає змогу зробити такі висновки.

1. Досягнення межі пружності напруг, що виникають у текто-

носфері, залежить не лише від кутової відстані переміщення осі

обертання, а й від швидкості її переміщення.

2. Умови, сприятливі для досягнення напруг, що перевищу-

ють межу пружності тектоносфери, могли мати місце, принаймні,

кожен галактичний рік. Іншими словами, Земля за свою 4-

мільярдну геологічну історію повинна була пережити не менше 20

тектонічних активувань.

3. Накладання впливів поступального і циклічного перемі-

щень полюса більш високих порядків також може призвести до

тектонічних активувань, але, мабуть, менш інтенсивних і більш

іокалізованих у просторі. Цей висновок випливає з відомих фак-

тичних даних щодо фанерозою.

Розглянемо детальніше вплив циклічних складових у трає-

кторії руху полюса по поверхні Землі на прикладі квадранта, що

відповідає зоні розтягу (див. рис. 61, а). Особливість циклічних

складових полягає в тому, що протягом циклу відповідного по-

рядку вектор швидкості змінює свій напрямок у межах кожної

ділянки практично від 0 до 2ті. Наслідком такої зміни є: по-

перше, зміна режимів розтягу і стиснення, що накладаються на ре-

І'ис. 64. Схеми виникнення систем розломів внаслідок послідовного виявлення

двох активувань(я) і системи розломів фанерозою (б):

-» ->

1—7

—

системи розломів різного віку [63]; У

{

, V — швидкості компонент поступального

іереміщення полюса; V '— швидкості компонент циклічного переміщення полюса;

/, П -- системи розломів відповідних активувань

181

Т, рік

на режим, зумовлений посту-

пальною складовою траєкто-

рії полюса, і, по-друге, зміна

напрямку відносного перемі-

щення блоків, що також на-

кладається на переміщення,

зумовлені поступальною скла-

довою траєкторії полюса.

Проілюструємо ефект на-

кладання відносних верти-

кальних переміщень блоків

на теоретичному прикладі. На

рис. 65, а показано відрізок

траєкторії полюса, що скла-

дається з поступальної ком-

поненти, ускладненої петля-

ми найвищого порядку (річ-

ними), на рис. 65, б — відпо-

відний йому графік коливан-

ня глибини г басейну осадо-

нагромадження, розміщеного

в межах опущеного блока.

Наведений приклад ілюструє

принциповий бік проблеми

взаємозв'язку спрямованого

геологічного процесу (в цьому разі осадоутворення), що пору-

шується впливом циклічних компонент руху полюса. Прийня-

тий у цьому разі за напрямлену компоненту відрізок траєкторії

практично є частиною циклічної компоненти наступного по-

рядку. Вона регулює утворення ритму або циклу вищого по-

рядку і т. д.

Отже, циклічність осадонагромадження, що регулюється від-

носними переміщеннями блоків тектоносфери, виявляється тісно

зв'язаною з петлеподібною траєкторією руху полюса по поверхні

Землі. Причому так званим сезонним прошаркам у осадовій тов-

щі відповідають річні петлі траєкторії полюса, більшим ритмам

осадонагромадження — петлі наступних порядків і так далі аж до

ярусів, систем і ератем.

У зв'язку з тим, що петлеподібним відрізкам траєкторії полю-

са з напрямком переміщення, протилежним до напрямку складо-

вої поступального руху полюса, відповідають відносні вертикальні

переміщення блоків тектоносфери, протилежні до тих, які приве-

рне. 65. Відрізок траєкторії полюса (а) і

відповідний йому графік коливання глиби-

ни басейну осадонагромадження (б). Циф-

рами позначено умовні роки

182

ти до утворення осадового басейна, слід підкреслити два окремі

випадки.

1. Зміна напрямку вертикального переміщення блоків повер-

гає блок, який виступає (джерело теригенного матеріалу), на рі-

вень геоїда. Таке положення блоків відповідає перерві в осадо-

п а громадженні.

2. Зміна напрямків вертикального переміщення блоків міняє

ролями блок, який виступає відносно рівневої поверхні геоїда, і

блок, у межах якого відбувається осадонагромадження. Таке по-

ложення називається інверсією тектонічного режиму, що супрово-

джується гороутворенням і супутніми процесами.

Зупинимося на ролі горизонтальних компонент напруг,

що виникають у тектоносфері за рахунок переміщення осі обер-

тання. Вище під час обговорення утворення поверхневих струк-

тур тектоносфери у зоні розтягу було підтверджено спрощену

схему Дж. Муді і М. Хілла (див. рис. 56). Прийнявши її за основу,

розглянемо два окремих випадки, зображені на рис. 66, а, б, у разі

«міни режиму розтягу на режим стиснення. Залежно від

положення осі обертання Землі тут можливі, принаймні, два варі-

анти. Перший із них (див. рис. 66, в) відповідає випадку, коли

напрямок переміщення блоків фундаменту змінюється на проти-

лежний порівняно з режимом розтягу, а другий (див. рис. 66, г) —

залишається таким самим, як і в режимі розтягу.

У першому варіанті відбувається інверсія тектонічного режи-

му, внаслідок якої осадовий басейн перетворюється на ороген. Це

перетворення відбувається на фоні горизонтальних стискувальних

зусиль, що призводять до формування асиметричної лускоподіб-

ної насувної структури. Утворенню окремих лусок сприяє гете-

рогенна блокова основа, а їхньому взаємному насуванню — гори-

зонтальна компонента напруг. Крім цього, теплова енергія тертя,

що виникає під час відносного переміщення окремих частин

структури в режимі стиснення викликає явища палінгенезу по-

верхневих, переважно кислих, утворень. Досягненню високих

температур сприяє наявність доброї теплоізоляційної покришки,

що складається з осадових порід. Так виникає гранітоїдний маг-

матизм. За цією схемою формуються всі орогенні структури фа-

нерозою, що зазнали інверсії тектонічного режиму. Як типовий

приклад можна назвати Кавказ.

За другим варіантом (див. рис. 66, г) під дією горизонтальних

стискувальних зусиль формуються асиметричні структури синклі-

норного типу із стрімкими кутами нахилу осадово-вулканогенних

183

й> м>

Рис. 66. Елементи формування геосинклінальних і орогенних структур в умовах

послідовної зміни режиму розтяту на режим стиснення:

—

положення і напрямок переміщення осі обертання Землі відносно структури, що вивчає-

ться; 2

—

горизонтальна складова вектора напруги в тектоносфері; З

—

осьові лінії насувів; 4

—

палінгенні граніти

утворень, що характеризуються лускатою будовою і насувною тек-

тонікою. Так само, як і в першому варіанті, у процесі відносних

переміщень блоків структури в режимі стиснення можуть виника-

ти палінгенні граніти. За цією схемою формується більшість до-

кембрійських структур, складених залізорудними товщами. Типо-

вим прикладом такої структури можна вважати Криворізький за-

лізорудний басейн.

Роль горизонтальних компонент напруженої тектоносфери не

обмежується описаними вище випадками. Зокрема, вони призво-

дять до утворення зсувів вздовж глибинних розломів і трансформ-

носіі самих розломів.

Розглянемо це детальніше. Нині можна вважати твердо вста-

новленою наявність горизонтальних зміщень вздовж багатьох, пе-

реважно великих глибинних розломів. Спочатку ці зміщення

встановлювались візуально, геологічними методами. Пізніше для

цього почали залучати геодезичні методи, які дали змогу отрима-

ти дані про напрямки і швидкості зміщень у сучасну епоху. Най-

184

г>ільш вивченим горизонтальним зсувом у світовій практиці вва-

жається розлом Сан-Андреас у Каліфорнії, що став одним із при-

кладів, на основі якого Дж. Муді і М. Хілл розробили теорію ви-

никнення деформацій зсуву в умовах гомогенної земної кори

1270].

V рамках досліджуваної нами геотектонічної концепції вини-

кнення горизонтальних зсувів вздовж великих глибинних розло-

мім можна подати так (рис. 67, а). Горизонтальні зсуви вздовж

розломів, які виникли раніше, можуть спостерігатися на ділянках

тектоносфери, що перебувають у режимі стиснення. Зсув відбува-

ється під дією сумарної компоненти стиснення даної ділянки те-

ктоносфери (див. рис. 67, а). Величина зсуву визначається проек-

цією сумарної компоненти на напрямок розлому, що вивчається.

Поле напруг діє на всю серію раніше виниклих розломів, але

його розряджання (зсув) відбувається по найбільшому з них, що

проникає на більшу глибину в мантію, а отже, відповідає най-

більш ослабленим ділянкам тектоносфери. Розряджання горизон-

тальних напруг по ньому призводить до знімання або, принаймні,

значного ослаблення напруг у межах сусідніх розломів цієї самої

серії. Внаслідок цього горизонтальні переміщення по них відбува-

тися не будуть або їхні амплітуди будуть дуже малими. Так прохо-

дить відокремлення горизонтальних зсувів вздовж великих гли-

бинних розломів.

У цьому процесі повинні брати участь розломи всіх систем,

що виникли раніше, однак їхня роль значною мірою визначаєть-

ся взаємовідношенням порядку розломів. Зокрема, досвід вивчен-

ня відомих розломів свідчить про те, що зсувна компонента на-

пруг вздовж великого розлому трансформується у зсуви по роз-

ломах з азимутами простягань, найближчими до основного (на

рис. 67, а це зображено штриховими стрілками). Цей процес до-

сить наочно простежується на прикладі сучасного зсуву вздовж

Криворізького глибинного розлому, що відбувається в режимі

стиснення (див. рис. 67, 6). Слід думати, що аналогічна ситуація в

розподілі напруг була і в докембрії в епоху формування Криворі-

зької структурно-фаціальної зони. Під дією компоненти, перпен-

дикулярно до осьової лінії цієї зони, деформувалася основна

структура за схемою, наведеною на рис. 66, г, а під дією поздовж-

ніх компонент утворилися кулісоподібно розміщені відносно

осьової лінії вторинні структури.

З процесом формування латеральних зсувів тісно пов'язане

утворення трансформних розломів. Поняття про трансфер-

мні розломи, виявлені в акваторіях океанів, вперше ввів Дж. Уіл-

185

Рис. 67. Схема утворення латеральних зсувів (а) і сучасний зсув вздовж Криворі-

зького глибинного розлому (6):

—

розломи раніше виниклих систем; 2

—

великий розлом, вздовж якого відбувається зсув; З

—

горизонтальна складова напруг у тектоносфері; 4

—

вторинні кулісоподібно розміщені структу-

ри; 5

—

породи Криворізької струкгурно-фаціальної зони; 6

—

вектори сучасних горизонтальних

зміщень триангуляційних пунктів за 21 рік (у масштабі)

сон [286]. Головні особливості трансформних розломів: 1) наяв-

ність вздовж них ділянок поперечного зміщення; 2) зміщення по-

винно бути результатом неоднакової швидкості розсування дна

по різні боки від основного розлому (рис. 68, а). Правда, останнє

твердження встановлюється не безпосередньо, а є результатом

інтерпретації геофізичних даних. На думку автора цієї праці,

трансформні розломи формуються також під дією планетарного

поля горизонтальних напруг, що характеризується послідовною

зміною режимів стиснення і розтягу. У цьому разі в режимі стис-

нення відбуваються відносні поперечні зміщення окремих фраг-

ментів розлому, що вивчається, вздовж системи розломів, що ви-

никли раніше, а в режимі розтягу — розсування цього розлому і

супутні йому геологічні явища.

Слід зазначити, що прибічники концепції тектоніки плит

вважають розломи специфічною особливістю серединно-

океанічних хребтів і використовують їх як один із доказів «спре-

186

| Ш

км б

Рис. 68. Приклад трансформного розлому:

—

теоретична модель; 6

—

Девладівський ромом (Український щит); 1

—

слід розлому на

поверхні Землі; 2

—

осьові лінії поперечних розломів; 3

—

породи лайкового комплексу; 4

—

пабро амфіболіти; 5

—

мігматити дніпровські; 6

—

граніти плагіоклазові; 7

—

мігматити плагіо-

клазові; 8

—

мігматити запорізькі; 9

—

породи криворізької і конксько верхівцівської серій;

—

контури комплексів порід

дингу» дна океанів і диференціального руху літосферних плит.

Більшість вивчених автором цієї праці [203, 204] глибинних

розломів на Українському щиті — типово континентальної зо-

ни — має риси, властиві трансформним. Як приклад розгля-

немо Девладовський розлом. На рис. 68, б наведено схему ви-

явлення цього розлому від Криворіжжя на схід до завороту

Дніпра. Розлом має загальне широтне простягання і складаєть-

ся із серії фрагментів, зміщених один відносно одного. Азиму-

ти поперечних зміщень, на жаль, встановити однозначно поки

що не вдається. На рис. 68, б осьові лінії поперечних зміщень

прийняті умовно в напрямку, перпендикулярному до напрямку

основного розлому. Проте перша особливість трансформних

розломів простежується чітко. Наявність порід дайкового ком-

плексу в межах розлому свідчить про існування на певних ета-

пах його формування режиму розтягування. Іншими словами,

виявляється друга особливість, характерна для трансформних

розломів.

Практично в усіх вивчених автором на Українському щиті си-

стемах розломів [203] є глибинні розломи, що характеризуються

як зміщеннями осьової лінії, так і особливостями, пов'язаними з

розтягуванням тектоносфери. На думку автора, трансформні роз-

187

ломи властиві не лише океанам, а й типово континентальним ді-

лянкам, прикладом яких може бути Український щит.

Цікаве запитання: чому такі розломи не виділялись раніше?

Річ у тім, що під час вивчення закритих територій геологічними

методами неможливо встановити (за рідкісними винятками) всі

особливості просторових закономірностей розломів. Геофізичні

методи мають деякі переваги для вирішення таких запитань. Ма-

буть не випадково трансформні розломи в океані і подібні до них

на Українському щиті виявлені саме за допомогою геофізичних

методів. Очевидно, у цьому разі йдеться не про новий клас роз-

ломів, а про нові властивості розломів тектоносфери загалом, ви-

явлені в процесі дослідження геофізичними методами.

5.2. Геологічний аспект

Нової ротаційної гіпотези

структуроутворення

В основу пропонованої гіпотези структуроутворення покладе-

но уявлення про те, що тектонічні активування Землі є результа-

том розряджання планетарних напруг, що нагромаджуються в тек-

тоносфері в процесі взаємодії нашої планети з фізичними поля-

ми, які її оточують. Внаслідок цього просторове положення основ-

них структур тектоносфери, таких як геосинкліналі і платформи,

материки й океани тощо, визначається не фізичним;? особливос-

тями тектоносфери або земної кори, а законом розподілу назва-

них вище планетарних напруг у тектоносфері. Зокрема, геосинк-

ліналі повинні виникати в зонах розтягу тектоносфери і відпові-

дати положенню екстремальних значень цих напруг, розряджання

яких має зумовлювати утворення глибинних розломів першого

порядку. Виникнення розломів першого порядку і відносне пере-

міщення по них блоків, зображених на винесеному перерізі на

рис. 61, а, знімає значну частину напруг довкола цього розлому

(точка К). І хоча наступне нагромадження напруг викликає виник-

нення цілої системи розломів тектоносфери (див. рис. 62), амплі-

туди переміщення блоків по них значно менші, ніж у точці К. Так

відокремлюються геосинклінальні ділянки.

Принципову схему формування геосинкліналей на межах

блоків, розділених розломами першого порядку, розглянуто вище

(див. рис. 56, 61, а). Природно, реальний процес формування

геосинкліналей відбувається складніше. Традиційне «прогинання»

тектоносфери є відносним переміщенням блоків фундаменту, ти-

пу зображеного на рис. 69, а, до якого пристосовуються осадово-

188